覆膜鐵用功能聚酯的合成及其應用研究.pdf

1、覆膜鐵是利用高溫壓合的方法將塑料薄膜貼合在金屬板上的技術，可以代替金屬板內涂和外涂技術應用在食品包裝、家居建材、汽車等領域。其具有鐵塑兩重性，與傳統(tǒng)的印涂鐵相比具有更好的耐腐蝕性、耐深沖性、易裝飾的特點。特別是其生產過程無有毒有害物質產生，無需烘干處理，滿足工業(yè)生產綠色環(huán)保以及高效節(jié)能的需求。雙向拉伸聚酯薄膜（BOPET）以其良好的韌性、力學性能、阻隔性、無毒等特性，在制備覆膜鐵材料應用領域具有可行性。然而由于其本身分子鏈結構的規(guī)整性導

2、致其易結晶表面活性低、熔點比較高難以與鋼鐵表面直接進行熱覆合。本論文以降低聚酯熔點、提高BOPET薄膜的表面能，代替膠覆合工藝制備覆膜鐵材料為主要目標，設計以表面改性和本體共聚改性兩種方法制備覆膜鐵用聚酯薄膜。首先以酸/醇同時改性PET合成覆膜鐵用聚酯，對所合成的功能聚酯進行結構和性能的表征，并實施拉伸成膜實驗，以電暈處理的方法提高薄膜表面能，評估了薄膜與無錫鋼板（TFS）的熱覆合強度。然后以上述功能聚酯合成工藝為基礎，利用引入離子單體

3、共聚改性PET合成兩種離子聚酯。根據(jù)對離子聚酯結構和性能的分析，優(yōu)化出一種兼具高表面能和優(yōu)異加工性能的配方進行了工業(yè)合成和制膜，結合離子聚酯特殊的物理性質研究確定了與之匹配的工業(yè)化制膜生產工藝，考察了薄膜在無表面處理的條件下直接與TFS熱壓覆合，聚酯薄膜與TFS的熱覆合強度以及界面結合機制。
　　采用直接酯化的方法，利用不對稱結構的間苯二甲酸(IPA)和新戊二醇(NPG)同時與乙二醇(EG)、對苯二甲酸(TPA)共聚合成不同單體配

4、比的聚（對苯二甲酸乙二醇-co-對苯二甲酸新戊二醇-co-間苯二甲酸乙二醇-co-間苯二甲酸新戊二醇）酯（PENIT）。PENIT經(jīng)雙向拉伸工藝制備PENIT薄膜，利用電暈處理提高薄膜表面能用于覆膜鐵制備。確定了合成聚酯的單體比例、催化劑用量、穩(wěn)定劑用量、反應溫度和縮聚終止攪拌功率等關鍵工藝條件。利用氫核磁(1H-NMR)、差示量熱掃描儀(DSC)、熱失重(TG)、偏光顯微鏡(POM)、特性粘度等測試手段研究了該聚酯的基本性能，同時考察

5、了薄膜在不同層壓溫度下與TFS板的熱覆合強度以及薄膜結晶性能的變化。結果表明不對稱結構的單體IPA和NPG的嵌入降低了PET的結晶性和熔點，但對PET的熱穩(wěn)定性和特性粘度影響不大，可延續(xù)現(xiàn)有制膜工藝進行雙向拉伸成膜。PENIT薄膜經(jīng)電暈處理后表面能由37.2mJ/m2提高到51.4mJ/m2，電暈后的PENIT薄膜在適當?shù)膶訅簻囟认屡cTFS具有很好的結合強度。
　　利用反射紅外光譜(ATR-FTIR)、X光電子能譜(XPS)、掃描

6、電子顯微鏡(SEM)、原子力學顯微鏡(AFM)和表面能等測試手段研究了電暈處理對聚酯薄膜表面性能的影響。利用靜態(tài)接觸角、XPS表征了聚酯薄膜表面衰減規(guī)律、分析了電暈聚酯薄膜表面衰減原因。結合電暈處理提高聚酯薄膜表面能的作用機制，分析了電暈聚酯薄膜與TFS的結合機理。
　　首次提出了另一種覆膜鐵用聚酯制備方法，即以直接引入離子單體共聚制備無需表面處理并具有持久表面能的離子聚酯。利用間苯二甲酸-5-磺酸鈉(5-SSIPA)為第三單體，

7、分別以1,4-丁二醇（BD）和聚乙二醇(PEG)為第四單體與EG、PTA共聚，借鑒PENIT合成工藝合成聚（對苯二甲酸乙二醇-co-對苯二甲酸-1.4-丁二醇-co-間苯二甲酸-5-磺酸鈉乙二醇-co-間苯二甲酸-5-磺酸鈉-1.4-丁二醇）酯（PEBST）和聚（對苯二甲酸乙二醇-co-間苯二甲酸-5-磺酸鈉乙二醇-co-聚乙二醇）酯(PEPST)用于制備覆膜鐵用薄膜。利用紅外光譜(FT-IR)、1H-NMR、POM、熱分析、特性粘度、

8、流變和表面能等測試手段對兩種功能聚酯的基本性能進行了表征。結果表明由于引入5-SSIPA，功能聚酯的表面能明顯提高，第四單體的加入有效的改善了功能聚酯的流變性能。增加第四單體的含量，有助于提高功能聚酯的結晶性，通過調節(jié)第三單體和第四單體的含量可以得到表面能及熔點可調節(jié)的覆膜鐵用聚酯。選用具有合適熔點的PEPST配方放大合成并進行工業(yè)化雙向拉伸成膜試生產。鑒于PEPST特殊的物理性能，對PEPST進行了非等溫冷結晶動力學研究，以求獲得接近